Цивилизация
Вирусы стоят на службе у медиков, доставляя в поврежденные ткани лечебные гены. Но для того, чтобы терапевтический вирус смог проникать в глаз, ученым пришлось повозиться, получив нужные свойства путем «эволюции в пробирке». Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли разработала более дешевый и эффективный, чем существующие, метод замены бракованных генов здоровыми в клетках глаза. Ученые утверждают, что этот метод значительно расширит возможности генной терапии при восстановлении зрения, потерянного в результате целого спектра заболеваний – как наследственных, так и возрастных. О своем открытии они сообщили в последнем номере журнала Science Translational Medicine.
Главная проблема генной терапии — это проблема доставки генов; чаще всего транспортировку осуществляют с помощью вирусов. Так называемый аденоассоциированный вирус (AAV) хорошо работает в качестве транспортного средства для генов и умеет вставлять их в хромосомы.
Кроме того, он считается безвредным, во всяком случае никакой болезнетворности за ним пока замечено не было, причем не только учеными, но и иммунной системой, которая, как правило, весьма слабо реагирует на его присутствие.
Ученые уже более двух десятилетий знают о векторных возможностях AAV. Бэрри Картер, глава компании Targeted Genetics в Сиэттле и пионер в использовании AAV в таком качестве, имеет на счету более двадцати клинических испытаний на людях с участием этого вируса-перевозчика, когда AAV доставлял в больные клетки необходимые агенты для лечения рака простаты, муковисцидоза, гемофилии и пр.
С глазом оказалось сложнее, хотя и здесь AAV использовали, порой весьма успешно. За последние шесть лет медики сумели вылечить более десятка пациентов от редкого наследственного заболевания сетчатки — амавроза Лебера, при котором из-за дефектного гена RPE65 погибают и не восстанавливаются фоточувствительные клетки, что приводит к полной потере зрения уже в юности.
Они вводили иглой в сетчатку корректирующий ген, транспортируемый миллионами вирусов AAV.
Клетки-фоторецепторы получали здоровый ген вместо дефектного, начинали производить нужный белок, и зрение восстанавливалось.
К сожалению, для большинства заболеваний, вызывающих полную слепоту, эта методика не годилась. Во-первых, введение иглы в глаз — это довольно рискованная манипуляция, способная вызвать отслоение сетчатки и только ухудшить ситуацию. Во-вторых, отнюдь не ко всем больным клеткам вирусы-векторы имели возможность добраться: иммунный ответ на AAV, пусть слабый, но все же возникает и чаще всего не дает вирусу проникнуть на всю глубину сетчатки, которая в сто тысяч раз больше размеров вирусной частицы в 20 нанометров.
Дэвид Шаффер, возглавляющий группу в Беркли и занимающийся AVV-доставкой почти так же давно, как Картер, лет 15 назад решил изменить вирус, сделав его невидимым для иммунной системы и научив проникать глубоко в ткани. Его команда разработала свой метод для изменения вируса, смоделировав законы дарвиновской эволюции.
В конце концов, перебрав 100 миллионов вариантов, ученые добились того, что пять модифицированных вирусов обрели способность проникать сквозь всю толщу сетчатки.
На мышах они проверили возможность лечить генотерапией две наследственные болезни – ювенильный Х-сцепленный ретиношизис, при котором сетчатка напоминает швейцарский сыр, и опять-таки амавроз Лебера. Измененные вирусы оказались настолько всепроникающими, что в игле не было надобности, достаточно было ввести их в глазную жидкость – вирусы добирались до всех фоторецепторных клеток и восстанавливали их работоспособность.
Шеффер провел также эксперимент с обезьянами, чье зрение очень напоминает наше.
Он утверждает, что терапевтический вирус смог проникнуть в фоторецепторы в центре сетчатки – в зону «желтого пятна», которая обеспечивает наиболее четкое зрение и куда нормальный AAV ни при каких обстоятельствах не смог бы добраться.
Шеффер утверждает, что возможности его «эволюционного» AAV далеко не исчерпаны. Такие вирусы могут не только доставлять здоровые гены на место испорченных, но также выключать заданные гены или останавливать процессы, ведущие к смерти клеток сетчатки, что становится причиной ее возрастной дегенерации.